[发明专利]一种轻量化车载牵引变压器绕组末端温度平均衰减量的计算方法

说明书

本发明公开了一种轻量化车载牵引变压器绕组末端温度平均衰减量的计算方法，包括以下步骤：建立轻量化车载牵引变压器轴对称二维模型、布置温度监测节点、计算各部分热阻、为绕组温度节点分配发热功率、求解绕组温度节点温度值、获取热点温度与绕组末端位置各节点温度值，结合位置与温度数据得出绕组末端温度计算公式，由绕组末端温度计算公式和热点温度计算绕组末端温度平均衰减量。本发明的有益效果在于：相比于光纤测温系统测量，本方法仅需测量绕组末端位置的温度，即可实现变压器整体散热情况的在线监测，为轻量化车载牵引变压器的运行安全提供新的监测手段，为变压器维修替换、容量利用提供参考。

技术领域

本发明涉及电气绝缘在线检测与故障诊断领域，特别是一种轻量化车载牵引变压器绕组末端温度平均衰减量的计算方法。

背景技术

良好的散热是变压器安全稳定运行的重要保障，内部温度过高将直接导致变压器寿命提前终结。轻量化车载牵引变压器相比于传统油浸式车载变压器减少了绝缘油、油箱、散热器等冷却部件，冷却方式较以往存在重大改变，绕组的散热问题尤为突出，往往在其绕组末端位置安装导流结构以优化流场，故获取绕组末端的温度衰减规律是掌握轻量化车载牵引变压器整体散热情况的关键，可进一步为变压器维修替换、容量利用提供参考。

目前评估变压器内部散热最精确的方法是使用光纤测温系统测量，该方法可直接实现变压器绕组温度的分布式测量，具有测量精确、干扰小、使用寿命长的特点。但轻量化车载牵引变压器风道狭窄，光纤极易在安装过程因弯折或运行中受到机械应力而损坏。轻量化车载牵引变压器的绕组末端空间较大，若能将光纤传感器安装在绕组末端，利用绕组末端温度衰减计算方法来实现散热情况的实时监测，可有效解决的光纤传感器的安装问题并及时发现变压器异常运行时的内部散热故障，最大程度防止突发事故发生，减少运维成本，降低变压器寿命损失。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提出一种轻量化车载牵引变压器绕组末端温度平均衰减量的计算方法，能够为轻量化车载牵引变压器整体散热情况的实时监测提供技术支持。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种轻量化车载牵引变压器绕组末端温度平均衰减量的计算方法，包括以下步骤：

第一步、建立轻量化车载牵引变压器的轴对称二维模型

根据轻量化车载牵引变压器结构特点进行初步处理：删除绕组出线端子、夹件、撑条等对温度分布影响较小的结构，将冷却风道简化为内外两个壁面同时或独立具有恒定的热流量的环空管道；

第二步、布置温度监测节点，所述温度监测节点包括：绕组温度节点、绝缘纸边界节点、环氧树脂边界节点和空气温度节点，节点之间通过热阻相连，形成轻量化车载牵引变压器热网络模型；节点的布置方法具体如下：

1)在绕组导体每一匝中心布置1个绕组温度节点，绕组温度节点间根据绕组结构在轴向和辐向对齐；

2)在绕组温度节点的上、下、左、右4个方向分别布置4个绝缘纸边界节点；

3)在上、下绝缘纸边界节点的上、下侧分别布置2个环氧树脂边界节点；

4)在冷却风道两侧的2个环氧树脂边界节点之间设置1个空气温度节点；

5)绕组温度节点与绝缘纸边界节点之间通过绝缘纸热阻相连，绝缘纸边界节点与环氧树脂边界节点之间通过环氧树脂热阻相连，环氧树脂边界节点与空气温度节点之间通过对流热阻相连，空气温度节点之间通过空气热阻相连；

第三步、计算各部分热阻

1)绝缘纸热阻R_p使用如下公式计算：